SE439190B - Mekanisk axeltetning - Google Patents

Description

7809633-6 2 än vätsketrycket, eller medelst en tätning, där tätningsvattnets tryck alltid bör vara lägre än vätsketrycket.

Vid användning av en tätning, där tätningsvattnets tryck alltid , bör vara högre än vätsketrycket, är det ytterst svårt att under alla förhållanden säkerställa, att mängden av under övertryck stående tätningsvatten räcker till t.ex. vid störningar i el- distributionen. För att eliminera inverkningen av störningar i eldistributionen på alstringen av tätningsvatten till tillräck- lig mängd och under tillräckligt tryck, är man tvungen att bygga komplicerade och dyra, med reservkraftkällor försedda tätnings- vattensystem. Skulle tätningsvattnets tryck likväl trots alla re- servanordningar av någon anledning sjunka under vätsketrycket, öppnas den mot vätskan belägna tätningsringen och vätska tränger mellan_tätningsytorna in i tryckvattenrummet. Ifall vätskan inne- håller föroreningar, slits tätningsytorna snabbt eller förore- ningarna kan leda till tilltäppning av tätningsvattenrummet eller förhindra återtillslutning av tätningsytorna. Härvid förstörs tät- ningen.

Vid användning av en tätning, där tätningsvattnets tryck bör vara lägre än vätsketrycket, bildas en smörjande film mellan glidytorna av vätskan och ej av tätningsvattnet. Om vätskan är t.ex. korroderande, åstadkommer den smörjande vätskefilmen en snabbare korrosion på det mot vätskan belägna glidytorna, eller ifall vätskans smörjande.egenskaper är dåliga, förorsakas härige- ncm ett snabbare slitage av de mot vätskan belägna glidytorna än vid användning av under övertryck stående tätningsvatten. Ifall tätningsvätskans tryck i en tätning, som utnyttjar ett lågt tryck av någon anledning överstiger vätsketrycket, t.ex. då ett under- tryck alstras på axelhalsen, öppnas de mot vätskan belägna glid- ' ytorna och vätska kan tränga in i tätningsvattenrummet. Förore- ningar i vätskan kan förhindra återtillslutning av glidytorna och täppa till tätningsvattenrummet. Ovan anförda orsaker kan väsent- ligen.förkorta tätningens livslängd och tätningen kan förstöras till följd av fel tryck i tätningsvattnet. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en mekanisk axeltätning, som undviker ovannämnda olägenheter.

Detta uppnås enligt uppfinningen därigenom 3 7so9szz-6 - att den ringformade kolven är fäst axiellt Stationärt i tätningsringen, i - att kolven är till storleken sådan, att den av tätningsväts- kans tryck förorsakade öppnande kraften på glidytorna är mind- re än den av tätningsvätskans tryck förorsakade tillslutande. kraften på kolven - att det ringformade rörelserummet bildar en trycktät kammare, som är tätad från tryckmedierummet, och - att rörelserummet för kolven medelst en kanal är förenat med ett yttre tryckunderkastat rum.

Tätningen enligt uppfinningen erbjuder följande fördelar gentemot den inledningsvis angivna kända tätningen.

Vid den kända tätningen föreligger en risk för att vätskan i rum- met förskjuter kolven axiellt åt höger, mot kraften från fjädrarna.

Vätska kan följaktligen intränga i spalten, varigenom i vätskan fö- rekommande föroreningar kan förhindra kolven att återgå med påföljd att tätningen ej fungerar. Vid tätningen enligt uppfinningen är däremot det rum i vilket kolven är axiellt förskjutbar trycktätt skilt från tryckmedierummet, detta för att hindra tryckmediet att verka på kolven.

A Vid den kända tätningen förekommer ej mellan kolven och tryckme- dierummet något trycktätat rum som skulle kunna förbindas antingen med atmosfären eller med en yttre tryckkälla. Genom att vid upp- finningen förbinda det ringformiga utrymmet med atmosfären är det möjligt att säkerställa att mottrycket i rummet ej varierar såsom funktion av kolvens axiella rörelse, varigenom det kan säkerstäl- las att det alltid är möjligt att åstadkomma den beräknade till- slutningskraften. Genom att förbinda rummet med en under- eller övertryckskälla är det möjligt att påverka det tryck som verkar mellan glidytorna d.v.s. att öka eller minska nämnda tryck. Detta är speciellt fördelaktigt då tätningen används vid processer med förângbara och antändbara vätskor i olje- och petrokemisk industri.

Vid axeltätningen enligt uppfinningen är, såsom anförts ovan, den ringformiga kolven ett väsentligt element. Avsikten med kolven är att medelst trycket hos tätningsvätskan åstadkomma en kraft som strävar att förskjuta tätningsringen mot tryckmedierummet. Denna kraft är större än den öppningskraft, som åstadkommas av tätnings- 78109633-6 4 vätskan på tätningsringen. Denna funktion är viktig vid en dub- belverkande axeltätning för att säkerställa att tätningsytorna hålls pålitligt pressade mot varandra under alla funktionsför- hållanden.

~Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med hänvis- ning till bifogade ritningar, i vilka figur 1 visar i axialsektion en föredragen utföringsform av en axeltätning enligt uppfinningen i färdigmonterat tillstånd, figur 2 visar i axialsektion axeltätningens tätningsring och tätningsstomme åtskilda från varandra. figur 3 visar i större skala axeltätningens funktionsprincip, och _ 7 ' figur 4 visar en alternativ utföringsform av axeltätningen.

I ritningarna visas ett roterande element, en axel 1, och ett fast element, ett hus 2, tillhörande t.ex. en vätskepump. Springs an mellan axeln och huset är tätad med en ringformig axeltätning 3. Innanför huset (till vänster i fig. 1) finns ett tryckrum 4 för tryckvätska och utanför huset (till höger i fig.1) ligger atmosfären 5.

Axeltätningen 3 omfattar en.på huset monterad fast ringformig tätningsstomme 6, tvâ mellan tätningsstommen och axeln belägna tätningsringar 7, 8 samt två på tätningsringarnas motstående sidor belägna, på axeln fästa motringar 9, 10, Låsskruvarna för motringarna är betecknade med hänvisningssiffrorna 9', 10'. Mot- ringarna är på i sig känt sätt tätade mot axeln medelst ringtät- ningar 11 och tätningsstommen 6 mot maskinhuset 2 medelst ring- tätningar 12. Tätningsringarna är likaledes tätade mot tätnings- stommen medelst ringtätningar 13. Båda motringarna uppvisar mot tätningsringarna riktade glidytor 14, 15 och tätningsringarnas mot motringarna riktade ändar är försedda med motsvarande glid- ytor 16, 17. Mellan tätningsringarna belägna tryckfjädrar 18 trycker tätningsringarna bortåt från varandra, så att glidytorna parvis trycks mot varandra. Mellan tätningsringarna och axeln bildas ett mellanrum 19 för tätningsvatten, och maskinhuset är försett med en inloppskanal 20 och en utloppskanal för tätnings- vatten. Den mot tryckrummet belägna tätningsringen uppvisar en ringformig skuldra 22 för ett ändamål som skall beskrivas senare. 7809633"6 Vid den yttre änden av den mot tryckrummet belägna tätnings- ringen 7 är fäst en ringformig tätande kolv 23. Kolven inne-- fattar en elastisk ringtätning 24 (fig. 2), på vars motsatta sidor är anordnade stödplattor 25, 26. Kombinationen 24, 25, 26 är fäst axiellt orörligt i tätningsringen 7 medelst en skruv 27. För kolven i tätningsstommen 6 är utformat ett cylin- riskt hus 28 för den akiella rörelsen av kolven, som rör sig tillsammans med tätningsringen. Genom tätningsstommen sträcker sig en radiellt kanal 29, som med sin inre ände står i förbin- delse med nämnda hus genom ett mellanrum mellan huset och tät- ningsringen 13. Kanalen 29 i tätningsstommen står i förbindelse med atmosfären 5 genom en kanal 30, som sträcker sig genom stom- mên .

I den ovan beskrivna konstruktionen har tryckvätskan 31 en be- nägenhet (fig. 3) att från tryckrummet 4 tränga in mellan mot- ringens och tätningsringens glidytor 14, 16, varvid den alst- rar en glidytorna öppnande kraft. (1) .P1 = 2 där pn är tryckvätskans tryck och A1 är glidytornas effektiva ytarea. Tryckvätskan påverkar även skuldran 22 och åstadkommer en nämnda glidytor 14, 16 tillslutande kraft (2) F = P . A , där A2 är ansatsens effektiva ytarea.

Tätningsvattnet 32 tenderar på motsvarande sätt att tränga in mellan nämnda glidytor 14, 16, varvid den utövar en glidytorna öppnande kraft (s) f = 1 2 där Pt är tätningsvattnets tryck. Tätningsvattnet påverkar även den ovan beskrivna kolven 23 och alstrar pä motsvarande sätt en glidytorna 14, 16 tillslutande kraft . _ ,,..,..__..~.-__...~_-_.__._<_,., 78-09633-6 6 (4) f = P ' A , där A3 är kolvens effektiva ytarea.

Om den av fjädrarna 18 på glidytorna 14, 16 utövade tillslu- tande kraften betecknas med Fj, förblir glidytorna tillslutna, Om (5) F2+f3+Fj>F1+f1.

Om tätningsvattnets tryck pt är 0, dvs. lägre än tryckvätskans tryck och fjäderkraften F. för enkelhets skull betecknas = 0, blir-villkoret (5) uppfyllt, då ' A (e) 'A2>-2-1- (rt: o).

Om tryckvätskans tryck Pn är 0, dvs. tätningsvattnets tryck är högre än trycket i tryckvätskan, blir villkoret (5) uppfyllt, då A m -A3>-l- <1>n=o). 2 ..

Om tätningsvattnets tryck Pt och tryckvätskans tryck pn är lika stora, blir villkoret (5) uppfyllt, då (8) A2+A3 >A1 (Pt=P).

Av figur 3 framgår, att genom att förse tätningsringen 7 med en kolv 23 av den ovan beskrivna typen kan på glidytorna 14, 16 all- tid utövas en tillslutande kraft f3, som är större än den öpp- nande kraften f1, oberoende av om tätningsvattnets tryck är mind- re än, större än eller lika stort som tryckvätskans tryck.

Förbindelsen av kolvens 23 hus 28 via kanalerna 29, 30 med at- mosfären säkerställer, att den ändring av husets volym, som kol- vens axiella rörelse i huset medför, inte åstadkommer i tätning- en några ytterligare axialkrafter, som skulle motverka att vill- koret (5) uppfylls.

I de ovan anförda formlerha har förutsatts att fjädrarnas 18 fjäderkraft är oväsentlig, dvs. fjädrarna är dimensionerade att endast åstadkomma en preliminär tryckning av glidytorna 14, 16 ____. .- _ _.___________ ___ ____ _ _ _ ___.-. ...-..._..._:..._...,... 7 7809633-6 resp. 15, 17 mot varandra. Det är likväl uppenbart, att ju större fjäderkraften är, desto mera kommer den att öka den av kolven 23 utövade tillslutande kraften f3. Vid ökning av fjä- derkraften kan kolvytan sålunda på motsvarande sätt minskas.

I den i figur 4 visade utföringsformen är lika delar beteck- nade med.samma hänvisningssiffror som i föregående utförings- form. Konstruktionen enligt figur 4 skiljer sig från föregående konstruktion främst endast i det hänseendet, att tätningsring- arna 7, 8 är fästa på axeln 1 i stället för i maskinhuset och motringarna 9, 10 är fästa i maskinhuset 2 i stället för på axeln.

Ritningarna och den tillhörande beskrivningen är endast avsedda att illustrera uppfinningens idé. Till sina detaljer kan tät- ningen enligt uppfinningen variera betydligt inom ramen för pa- 'tentkraven. Tätningens avtätning mot atmosfären kan i stället för glidytorna 15, 17 åstadkommas medelst någon annan axial- tätning. Tätningsringarna 7, 8 kan täta mot direkt i maskinhu- set 2 bearbetade tätningsytor, varvid tätningsstommen 6 kan bortlämnas. Även om två separata tätningsringar 7, 8 visats ovan, kan tätningsringen 7 anordnas att täta direkt mot en yttre motring 10, varvid tätningsringen 8 bortlämnas. I stäl- let för att utgöras av ett separat stycke 24, 25, 26 kan kol- ven 23 bestå av en ringformig fläns, som är utförd i ett stycke med tätningsringen 7 och som på lämpligt sätt tätar mot tät- ningsstommen 6. I den i figur 2 visade utföringsformen är kol- ven 23 fäst axiellt orörligt vid tätningsringen, men det är möjligt att mellan kolven och skruven 27 finns ett spelrum, emedan det för uppfinningen endast är väsentligt, att kolven i riktning mot tryckrummet anligger tätt mot tätningsringen.

I stället för kanalen 30, som sträcker sig genom maskinhuset, kan kanalen 29 i tätningsstommen 6 vara anordnad att sträcka sig axiellt genom tätningsstommen och att mynna ut i atmos- fären 5 genom tätningsstommens ytterkant. I stället för atmos- fären 5 kan kanalen vara ansluten till någon annan lämplig tryckkälla 5'.

Claims (6)

vsøeezs-6 ~ 8 Patentkrav

1. Mekanisk axeltätning för tätning av en springa mellan ett roterande element (1) och ett fast element (2) för att åtskilja ett1:ychmfiüermñ(4) från ett yttre rum (5), vilken) axeltätning (3) omfattar - åtminstone en på det ena elementet (2 eller 1) an- d bringad, axiellt rörlig tätningsring (7), som tätar i för- hållande till detta element, - åtminstone en på det andra elementet (1 eller 2) fäst, på tätningsringens tryckrumssida belägen motring (9), som täta: 1 förhållande till detta element, _ - i tätningsringen och motringen utförda tätande glid- ytor (14, 16), som axiellt anligger mot varandra, - ett mellan det ena elementet och tätningsringen be- läget mellanrum (19) för tätningsvätska (32), som avgränsas av nämnda glidytor, - en i tätningsringen utformad ringskuldra (22), genom vars förmedling tryckmediet (31) på tätningsringens glidyta (16) utövar en tillslutande kraft (F2), som är större än den av tryckmediet förorsakade öppnande kraften (F1) på glid- ytorna, - en på tätningsringen (7) anordnad ringformad'kolv (23), som tätar i förhållande till det ena elementet (2 eller 1) och som påverkas av tätningsvätskan (32) för att trycka tät- ningsringen (7) i riktning mot tryckrummet (4), och - ett mellan tätningsringen (7) och det ena elementet (2 eller 1) beläget ringformat rum (28), som tillåter en axiell förskjutning av kolven (23) i förhållande till det ena ele- H mentet, k ä n n e t e cwk n a d av - att den ringformade kolven (23) är fäst axiellt sta- tionärt i tätningsringen (7), g - att kolven är till storleken sådan, att den av tät- ningsvätskans tryck förorsakade öppnande kraften (f1) på glidytorna (14, 16) är mindre än den av tätningsvätskans tryck förorsakade tillslutande kraften (f3) nå kolven, - att det ringformade rörelserummet (28) bildar en trycktät kammare, som är tätad från tryckmedierummet (4), och 78Û9633~6 - att rörelserummet (28) för kolven (23) medelst en kanal (29, 30) är förenat med ett yttre tryckunderkastat rum (5).

2. Axeltätning enligt krav 1, där på det fasta elementet (2) är fäst axiellt orörligt en tätningsstomme (6), mot vilken tätningsringen (7) tätar, k ä n n e t e c k n a d av att i tätningsstommen (6) är utformat ett cylindriskt hus (28), som sträcker sig omkring inre periferin av tätningsstommen, för kolvens (23) rörelse i axiell riktning, och att huset står i förbindelse med det tryckunderkastade rummet (5) via en genom tätningsstommen förlöpande förbindelsekanal (29).

3. Axeltätning enligt krav 2, k ä n n e t e c k-n a d av att förbindelsekanalen (29) via en i det fasta elementet (2) utformad kanal (30) är förbunden med ett rum under konstant ¿tryck, företrädesvis med atmosfären (5).

4. Axeltätning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att förbindelsekanalen sträcker sig axiellt genom tätnings- stommen och utmynnar i yttre ändan av densamma, vilken står i förbindelse med atmosfären.

5. Axeltätning enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k - n a d av att de effektiva ytareorna av glidytorna (14, 16), skuldran (22) och kolven (2) dimensionerats så, att A1 A1 A2 -5- och A3 >~ï- samt A2 + A3g> A1, varvid A1 = den effektiva ytarean av glidytan, A2 = den effektiva ytarean av skuldran och A3 = den effektiva ytarean av kolven.

6. Axeltätning enligt något av de föregående kraven, k ä n - n e t e c k n a d av att kolven (23) utformats såsom en av tätningsringen (7) uppburen, fjädrande ringtätning (24, 25, 26).